DE4111946C2 - Hydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung für einen einfachwirkenden Hydromotor nach der im Anspruch 1 nä­ her angegebenen Gattung.

Es ist schon eine solche hydraulische Steuereinrichtung für ei­ nen einfachwirkenden Hydromotor aus der DE 33 45 361 A1 bekannt, bei der ein elektromagnetisch betätigbares Wegeventil mit einem Sperrblock in einem Gehäuse zusammengefaßt ist, wobei der Sperr­ block ein entsperrbares Rückschlagventil und einen Entsperrkol­ ben aufweist und zusätzlich in ihm ein Druckbegrenzungsventil integriert ist. Mit dieser Steuereinrichtung lassen sich neben einer kompakten Bauweise eine niedrige Leckage sowie eine Druck­ begrenzungsfunktion realisieren. Bei dieser Bauweise ist die den Sperrblock aufnehmende Längsbohrung im Gehäuse von zwei Motor­ kammern des Wegeventils in drei Abschnitte geteilt, von denen im mittleren Abschnitt der Entsperrkolben gleitend geführt ist. Während in dem einen äußeren Abschnitt der Längsbohrung das Rückschlagventil angeordnet ist, ragt in den anderen, äußeren Abschnitt der Längsbohrung der Entsperrkolben hinein, der in seinem Inneren das eigentliche Druckbegrenzungsventil aufnimmt. Diese Bauweise des Sperrblocks hat den Nachteil, daß sie einen relativ aufwendig bauenden Entsperrkolben benötigt, dessen In­ nenraum für das Druckbegrenzungsventil häufig viel zu klein ist. Ferner liegt das Druckbegrenzungsventil in einem druckgefüllten Raum und kann nicht ohne weiteres von außen verstellt werden. Außerdem erfolgt während einer Druckbegrenzung die Entlastung des Druckmittelstroms zu einer Motorkammer hin, was nicht immer vorteilhaft ist. Eine Strombegrenzung des zum einfachwirkenden Hydromotor fließenden Druckmittelstroms ist hier nicht vorgese­ hen. Die Bauweise des Sperrblocks ist durch die ineinanderlie­ genden Bauelemente relativ kostspielig und wenig bedienerfreund­ lich. Außerdem ist der Entsperrkolben groß, wodurch sich hohe Stoßkräfte bei hydraulischer Belastung, hohe Belastung der Teile und laute Geräusche ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsbildenden Steu­ ereinrichtung mit einachsig angeordnetem Sperrblock und Druckbe­ grenzungsventil neben einer Vereinfachung der Bauweise eine Ver­ besserung der Funktion des Druckbegrenzungsventils zu erreichen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Die erfindungsgemäße hydraulische Steuereinrichtung hat den Vor­ teil, daß sie trotz integrierter Druckbegrenzungsfunktion eine einfache und kostengünstige Bauweise ermöglicht. Das Druckbe­ grenzungsventil ist dabei jederzeit von außen verstellbar, so daß eine bedienerfreundliche Bauweise erzielt wird. Ferner läßt sich die Steuereinrichtung leicht mit vorhandenen Komponenten realisieren. In vorteilhafter Weise entlastet das Druckbegren­ zungsventil zu einem von den Motorkammern getrennten Rücklauf.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptan­ spruch angegebenen Steuereinrichtung möglich. Besonders vorteil­ haft ist eine Ausbildung nach den Ansprüchen 2 und 3, wodurch sich das Druckbegrenzungsventil bei relativ einfacher Bauweise zum Einsatz bei hohen Drücken eignet. Eine besonders einfache und kostengünstige Bauart ergibt sich bei einer Ausbildung nach Anspruch 4, die vor allem bei relativ niedrigen Druckbereichen vorteilhaft einsetzbar ist.

Wird die Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6 ausge­ führt, so läßt sich dadurch eine besonders benutzerfreundliche Ausführungsform erzielen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung gemäß Anspruch 8 ausgebildet wird, wodurch der Druckmittelstrom zum einfachwirkenden Hydromotor auf einen kon­ stanten Wert begrenzt werden kann. Weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt durch eine hydraulische Steuereinrichtung, Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild der Steuereinrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten Steuereinrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine hydraulische Steuer­ einrichtung 10, die zur Steuerung eines einfachwirkenden Hydromo­ tors 11 dient. Die Steuereinrichtung 10 besteht aus dem eigentlichen Wegeventil 12 und einem Sperrblock 13, die in einem gemeinsamen Ge­ häuse 14 angeordnet sind.

Das Wegeventil 12 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und hat in dem Gehäuse 14 eine durchgehende Schieberbohrung 15, in der durch ringförmige Erweiterungen mehrere Kammern ausgebildet sind. Von diesen Kammern steht eine erste Meßdrosselkammer 16 über eine Zulaufleitung 17 mit dem Ausgang einer Pumpe 18 in Verbindung. Von einer zweiten Meßdrosselkammer 19 führt ein Querkanal 21 zu einer Zulaufkammer 22, neben der einerseits eine erste Motorkammer 23 und andererseits eine zweite Motorkammer 24 liegen. Zwischen erster Motorkammer 23 und der zweiten Meßdrosselkammer 19 liegt eine erste Rücklaufkammer 25, während an die zweite Motorkammer 24 eine zweite Rücklaufkammer 26 grenzt. Die beiden Rücklaufkammern 25, 26 stehen in nicht näher gezeichneter Weise miteinander in Verbindung und sind zu einem Tank 27 entlastet.

In der Schieberbohrung 15 ist ein Steuerschieber 28 dicht und glei­ tend geführt. Der Steuerschieber 28 weist in herkömmlicher Weise mehrere Kolbenabschnitte auf, an denen Steuerkanten mit Feinsteuer­ phasen ausgebildet sind. Mit einer ersten Steuerkante 31 steuert er die Verbindung zwischen der Zulaufkammer 22 und der ersten Motorkam­ mer 23, während die Verbindung zu der zweiten Motorkammer 24 von einer zweiten Steuerkante 32 beeinflußt wird. Mit einer dritten Steuerkante 33 kann die erste Motorkammer 23 zur ersten Rücklaufkam­ mer 25 entlastet werden, während eine vierte Steuerkante 34 die Ver­ bindung von der zweiten Motorkammer 24 zur zweiten Rücklaufkammer 26 beeinflußt. Die Verbindung zwischen den beiden Meßdrosselkammern 16, 19 wird von zwei Drosselkanten 35 gesteuert, die ebenfalls Steuer­ phasen aufweisen. Der von Hand betätigbare Steuerschieber 28 wird von einer doppelt wirkenden Rückholeinrichtung 36 in der gezeichne­ ten Neutralstellung 37 zentriert, aus der heraus er gegen die Kraft einer Rückstellfeder in zwei Arbeitsstellungen 38 und 39 auslenkbar ist.

In dem Querkanal 21 ist eine Abgriffsöffnung 41 angeordnet, die mit einem Lastdruck-Leitungssystem 42 in Verbindung steht, in welchem ein maximaler Lastdruck ausgewählt und an ein Druckkompensationsven­ til 43 zurückgemeldet wird, das in eine Nebenleitung 44 von der Pumpe 18 zum Tank 27 geschaltet ist.

In dem Gehäuse 14 ist eine parallel zur Schieberbohrung 15 verlau­ fende, durchgehende und mehrfach abgesetzte Längsbohrung 45 ausge­ bildet, in welcher der Sperrblock 13 angeordnet ist. Diese Längsboh­ rung 45 durchdringt die beiden Motorkammern 23 und 24 im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerungen und wird von diesen in drei Ab­ schnitte unterteilt. Ein mittlerer Abschnitt 46 im Bereich zwischen den beiden Motorkammern 23, 24 ist ringförmig erweitert zu einer Ablaufkammer 47, die über einen Ablaufkanal 48 ebenfalls mit dem Tank 27 in Verbindung steht. Im mittleren Abschnitt 46 ist der Ent­ sperrkolben 49 des Sperrblocks 13 dicht und gleitend geführt. Dieser Entsperrkolben 49 ist als zylindrischer, aus Vollmaterial bestehen­ der Kolben ausgebildet, der auf seiner der ersten Motorkammer 23 zugewandten Stirnseite 51 als Anschlag für das entsperrbare Rück­ schlagventil 52 des Sperrblocks 13 dient. Zugleich ist an dieser Stirnseite 51 eine Steuerkante 53 ausgebildet, mit welcher der Ent­ sperrkolben 49 die Verbindung von der ersten Motorkammer 23 zur Ab­ laufkammer 47 aufsteuern kann. An seinem zur Stirnseite 51 entgegen­ gesetzt liegenden Ende weist der Entsperrkolben 49 einen Stößel 54 auf, der in die zweite Motorkammer 24 hineinragt.

Auf der dem Motoranschluß 55 zugewandten Seite der Längsbohrung 46 ist durch die erste Motorkammer 23 vom mittleren Abschnitt 46 ein erster, äußerer Abschnitt 56 getrennt, der mehrfach abgesetzt ist und in seinem Inneren ein an sich bekanntes, vorgesteuertes, ent­ sperrbares Rückschlagventil 52 aufnimmt. Nach außen hin ist dieser erste Abschnitt 56 durch eine Verschlußschraube 57 abgesperrt. Das zweistufige Rückschlagventil 52 ist als Sitzventil ausgebildet zur Erzielung einer niedrigen Leckage und bildet zusammen mit dem Entsperrkolben 49 den hydraulischen Sperrblock 19, der zwischen Wegeventil 12 und Motoranschluß 55 geschaltet ist.

Wie die Fig. 1 in Verbindung zu der schematischen Darstellung in Fig. 2 näher zeigt, ist im Gehäuse 14 zwischen das entsperrbare Rückschlagventil 52 und den Motoranschluß 55 eine Drossel-Rück­ schlagventil-Kombination 58 geschaltet, mit welcher der zum Motor 11 strömende Druckmittelstrom auf einen konstanten Maximalwert begrenzt werden kann.

Entsprechend zu dem mit der ersten Motorkammer 23 verbundenen ersten Abschnitt 56 bildet die Längsbohrung 46 im Gehäuse 14 einen mit der zweiten Motorkammer 24 verbundenen zweiten Abschnitt 59, der nach außen hin offen ist. In diesem mehrfach abgesetzten zweiten Ab­ schnitt 59 ist von außen her eine Federpatrone 61 eingeschraubt, welche die zweite Motorkammer 24 nach außen hin absperrt. Die Feder­ patrone 61 weist ein Patronengehäuse 62 auf, das in seinem Inneren eine der Druckbegrenzungsfunktion zugeordnete Feder 63 aufnimmt. Die Vorspannung der Feder 63 ist von außen her über eine Stellschraube 64 einstellbar. Die Feder 63 stützt sich mit ihrem von der Verstell­ schraube 64 abgewandten Ende an einem Federteller 65 ab, das seiner­ seits am Stößel 54 des Entsperrkolbens 49 anliegt. Der Federteller 65 wird durch einen in das Patronengehäuse 62 eingesetzten Haltering 66 zusammen mit der Feder 63 unverlierbar in der Federpatrone 61 ge­ halten. Die Federpatrone 61 bildet zusammen mit dem Entsperrkolben 49 und dessen Steuerkante 53 ein Druckbegrenzungsventil 67, welches den Druck in der ersten Motorkammer 23 überwacht.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei die Funktion des Wegeventils 12 als an sich bekannt voraus­ gesetzt wird.

Wie die Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 näher zeigt, ist in der gezeichneten Neutralstellung 37 des Steuerschiebers 28 die Pumpe 18 hydraulisch abgesperrt, während der Hydromotor 11 durch das zwei­ stufige Rückschlagventil 13 sicher abgesperrt ist. Durch die Sitz­ ventilbauart des Rückschlagventils 13 tritt am Hydromotor 11 prak­ tisch keine Leckage auf. Das Druckbegrenzungsventil 67 ist dabei außer Funktion.

Wird der Steuerschieber 28 bezogen auf Fig. 1 nach links in eine erste Arbeitsstellung 38 ausgelenkt, so wird ein zur Auslenkung pro­ portionaler Druckmittelstrom von der Pumpe 18 über die Steuerkanten 35, den Querkanal 21, die Zulaufkammer 22 sowie die geöffnete erste Steuerkante 31 in die erste Motorkammer 23 gesteuert. Dort kann sich ein Druck aufbauen und schließlich hydraulisch das vorgesteuerte Rückschlagventil 13 öffnen, wonach ein Ölstrom über die Dros­ sel-Rückschlagventil-Kombination 58 zum Hydromotor 11 strömt. Dabei wird die Kolbenstange im Hydromotor 11 gegen eine Gegenkraft ausgefahren. Der beim Ausfahren des Hydromotors 11 in der ersten Motorkammer 23 sich aufbauende Druck wirkt zudem auf die Stirnseite 51 des Entsperrkolbens 49. Dabei stützt sich der Entsperrkolben 49 auf der Feder 63 der Federpatrone 61 ab, um derart eine Druckbegren­ zungsfunktion zu ermöglichen. Sobald der über die Verstellschraube 64 eingestellte Wert überschritten wird, öffnet der Entsperrkolben 49 mit seiner Steuerkante 53 die Verbindung von der ersten Motorkam­ mer 23 zur Ablaufkammer 47. Der Druck in der ersten Motorkammer 23 und damit auch im Motoranschluß 55 bleibt somit konstant. Zugleich wird mit Hilfe der Drossel in der Drossel-Rückschlagventil-Kombina­ tion 58 der Druckmittelstrom zum Hydromotor 11 auf einen konstanten Wert begrenzt. Der Entsperrkolben 49 des Sperrblocks 13 arbeitet hier also gleichzeitig als Steuerglied des Druckbegrenzungsventils 67, so daß eine äußerst kompakte und einfache Bauart erzielbar ist.

Dabei läßt sich der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils 67 sehr leicht von außen einstellen. Durch die koaxiale Anordnung des Sperrblocks 13 und der Federpatrone 61 in einer durchgehenden Längs­ bohrung 46 ergibt sich eine äußerst raumsparende und kostengünstige Bauweise. Durch die Verwendung der gesamten Stirnseite 51 an dem Sperrkolben 49 als wirksame Druckfläche im Druckbegrenzungsventil 67 eignet sich diese Bauweise besonders zum Einsatz bei niedrigen Drücken.

Zum Einfahren der Kolbenstange im Hydromotor 11 wird der Steuer­ schieber 28 aus seiner Neutrallage 37 nach rechts in Richtung einer zweiten Arbeitsstellung 39 ausgelenkt, wobei von der Pumpe 18 ein Druckmittelstrom über die zweite Steuerkante 32 in die zweite Motor­ kammer 24 strömen kann. Der Ablauf von Druckmittel aus der zweiten Motorkammer 24 über eine besondere Feinsteuerphase an der vierten Steuerkante 34 wird dabei so gedrosselt, daß in der zweiten Motor­ kammer 24 ein Entsperrdruck androsselbar ist. Dieser Druck schiebt den Entsperrkolben 49 nach rechts, wobei er mit seiner Anschlag­ fläche an der Stirnseite 51 das entsperrbare Rückschlagventil 13 öffnet. Aus dem Hydromotor 11 kann somit über den Motoranschluß 55, das aufgesteuerte Rückschlagventil 13, die erste Motorkammer 23 und die geöffnete dritte Steuerkante 33 Druckmittel zur Rücklaufkammer 25 abströmen. Die Größe des zum Tank abfließenden Druckmittelstroms ist dabei proportional steuerbar.

Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten Steuereinrichtung 70, die sich von der ersten Steuereinrichtung 10 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Be­ zugszeichen verwendet werden.

Bei der zweiten Steuereinrichtung 70 sind für die Funktionen des Entsperrkolbens im Sperrblock 13 sowie für das Steuerglied im Druck­ begrenzungsventil 67 zwei voneinander getrennte Bauelemente vorge­ sehen, die jedoch beide im mittleren Abschnitt 46 der Längsbohrung 45 angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist der Entsperrkolben als Schieberhülse 71 ausgebildet, der in seinem Inneren einen Ventilsitz 72 aufweist. In der Schieberhülse 71 führen von der Stirnseite 51 her, die auch als Anschlagfläche dient, Kanäle 73 zum Ventilsitz 72, während stromabwärts vom Ventilsitz 72 Radialbohrungen in die Ab­ laufkammer 47 führen. Im Inneren der Schieberhülse 71 ist ein Ven­ tilkegel 75 dicht und gleitend geführt, der sich unter der Kraft der Feder 63 auf dem Ventilsitz 72 abstützt. Die für die Funktion des Druckbegrenzungsventils 67 maßgebende Druckfläche entspricht daher dem wesentlich kleineren Durchmesser des Ventilsitzes 72, so daß sich diese Bauweise für wesentlich höhere Drücke eignet. Beim Auf­ stoßen des entsperrbaren Rückschlagventils 13 hält der Ventilkegel 75 die Verbindung zur Ablaufkammer 47 geschlossen. Im übrigen ent­ spricht die Wirkungsweise der zweiten Steuereinrichtung 70 derjeni­ gen der ersten Steuereinrichtung 10.

Selbstverständlich sind Änderungen an den gezeigten Ausführungsfor­ men möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann anstelle des vorgesteuerten Rückschlagventils 13 auch ein einstufi­ ges Rückschlagventil verwendet werden.

Claims (9)

1. Hydraulische Steuereinrichtung für einen einfachwirkenden Hy­ dromotor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Steuerschieber, der aus einer Neutralstellung in wenigstens zwei Arbeitsstellun­ gen auslenkbar ist, um einen Motor-Anschluß mit Druckmittel zu versorgen oder zum Rücklauf zu entlasten, mit einem zwischen Steuerschieber und Motor-Anschluß geschalteten Sperrblock, der in einer Längsbohrung ein entsperrbares Rückschlagventil und ei­ nen zugeordneten Entsperrkolben aufweist und in den ein Druckbe­ grenzungsventil integriert ist, das eine dem Rückschlagventil vorgeschaltete erste Motorkammer absichert, welche zusammen mit einer zweiten Motorkammer die Längsbohrung in drei Abschnitte unterteilt, von denen im mittleren Abschnitt zwischen beiden Mo­ torkammern der Entsperrkolben geführt ist, während ein dem Mo­ tor-Anschluß zugeordneter erster äußerer Abschnitt das entsperr­ bare Rückschlagventil aufnimmt, und der zweite äußere Abschnitt nach außen hin offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im mittle­ ren Abschnitt (46) der Längsbohrung (45) eine Ablaufkammer (48) ausgebildet ist und das die Druckbegrenzung steuernde Steuer­ glied (49; 75) im mittleren Abschnitt (46) angeordnet ist, daß die Feder (63) des Druckbegrenzungsventils (67) vom Entsperrkol­ ben (49; 71) und vom Steuerglied (49; 75) getrennt im Gehäuse (14) angeordnet ist und als Federpatrone (61) ausgebildet ist, die in den zweiten Abschnitt (59) eingebaut ist, wobei die Feder (63) kraftschlüssig mit dem Steuerglied (49; 75) in Wirkverbin­ dung steht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entsperrkolben (49; 71) als Schieberhülse (71) mit einem innenliegenden Ventilsitz (72) ausgebildet ist, und das Steuer­ glied (49; 75) des Druckbegrenzungsventils (67) ein in der Schieberhülse (71) dicht und gleitend geführter Ventilkegel (75) ist, der mit der Feder (63) in Wirkverbindung steht (Fig. 3).

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberhülse (71) an ihrer dem Rückschlagventil (52) zugewandten Stirnseite (51) einen Anschlag bildet und von dieser Stirnseite (51) Kanäle (73) zum Ventilsitz (71) führen und daß in der Schieberhülse (71) stromabwärts vom Ventilsitz (72) Ra­ dialbohrungen (74) in die Ablaufkammer (47) führen.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entsperrkolben (49) ein zylindrischer Kolben ist, der zugleich das Steuerglied (49) des Druckbegrenzungsventils (67) bildet, wozu insbesondere seine dem Rückschlagventil (52) zuge­ wandte Stirnseite (51) eine Steuerkante (53) aufweist und als Anschlag für das entsperrbare Rückschlagventil (52) ausgebildet ist (Fig. 2).

5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federpatrone (61) eine von außen verstellbare Feder (63) aufnimmt und die zweite Motor­ kammer (24) nach außen hin hydraulisch absperrt.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (63) über ein Federteller (65) und ein Halteglied (66) im Patronengehäuse (62) unverlierbar gehalten ist.

7. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federpatrone (61), der Entsperrkolben (49; 71), das Steuerglied (49; 75) und das Rück­ schlagventil (52) gleichachsig zueinander angeordnet sind.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Motorkanal (23, 55) stromabwärts vom Rückschlagventil (52) und parallel zum Druckbegrenzungsventil (67) eine Drosselstelle geschaltet ist, insbesondere eine Dros­ sel-Rückschlagventil-Kombination (58).

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Gehäuse (14) angeordnete Wegeventil (12) eine Abgriffsöffnung (41) für das Lastdruck-Leitungssystem (42) einer lastdruckunabhängigen Steuerung aufweist.